JP6809187B2 - Fuel storage system and its diagnostic method - Google Patents
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Description
この発明は、外部から燃料を充填する通路に配置した逆止弁の故障を診断する燃料貯蔵システム及びその診断方法に関する。 The present invention relates to a fuel storage system for diagnosing a failure of a check valve arranged in a passage filled with fuel from the outside and a method for diagnosing the check valve.
燃料貯蔵システムに備えられる高圧配管の本数を減らすために、外部から水素ガスをタンクに流入させるとともにタンクから水素ガスを燃料電池に流出する流出通路と、流出通路からタンクに向かって分岐する流入通路とを備えたバルブ装置が開示されている(例えば、特許文献1)。 In order to reduce the number of high-pressure pipes installed in the fuel storage system, an outflow passage that allows hydrogen gas to flow into the tank from the outside and the hydrogen gas to flow out from the tank to the fuel cell, and an inflow passage that branches from the outflow passage to the tank A valve device including the above is disclosed (for example, Patent Document 1).
上述のようなバルブ装置は、外部から燃料をタンクに充填するための充填ポートと、タンクの燃料を内部装置に放出する開閉弁との間に配設されたガス通路に対して接続される。このような燃料貯蔵システムにおいては、ガス通路のうちバルブ装置が接続される部分に圧力センサが配置されることが多い。 The valve device as described above is connected to a gas passage arranged between a filling port for filling the tank with fuel from the outside and an on-off valve for discharging the fuel of the tank to the internal device. In such a fuel storage system, a pressure sensor is often arranged in a portion of the gas passage to which the valve device is connected.
このような場合には、圧力センサよりも上流のガス通路に対して設けられた複数の逆止弁が故障しているか否かを検出することが困難となる。この対策としては圧力センサよりも上流に圧力センサを新たに追加することも考えられるが、燃料貯蔵システムの製造コストが増加してしまう。 In such a case, it becomes difficult to detect whether or not a plurality of check valves provided for the gas passage upstream of the pressure sensor are out of order. As a countermeasure, it is conceivable to add a new pressure sensor upstream of the pressure sensor, but the manufacturing cost of the fuel storage system will increase.
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、製造コストの増加を低減しつつ、ガス通路の圧力を検出する圧力センサよりも上流に設けられた逆止弁の故障を診断する燃料貯蔵システム及びその診断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to such a problem, and while reducing an increase in manufacturing cost, a failure of a check valve provided upstream of a pressure sensor for detecting a pressure in a gas passage can be prevented. An object of the present invention is to provide a fuel storage system for diagnosis and a method for diagnosing the fuel storage system.
本発明のある態様によれば、外部装置から供給される燃料ガスをタンクに貯蔵して当該燃料ガスを内部装置に放出する燃料貯蔵システムは、タンクに貯蔵された燃料ガスを内部装置に放出又は遮断する開閉弁と、外部装置からの燃料ガスをタンクに充填するための充填ポートとを含む。燃料貯蔵システムは、充填ポートと開閉弁との間を接続するガス通路と、ガス通路に接続され、燃料ガスをタンクに充填して当該燃料ガスをタンクから放出する弁装置と、ガス通路の圧力を検出するセンサとを含む。さらに燃料貯蔵システムは、センサよりも上流に位置するガス通路に設けられる複数の逆止弁と、充填ポートを介して燃料ガスをタンクに充填する充填操作を検出するコントローラとを含む。そしてコントローラは、充填操作が検出された場合には、センサにより検出される圧力の大きさに基づいて、複数の逆止弁が全て故障しているか否かを診断するコントローラと、を備えることを特徴とする。 According to an aspect of the present invention, a fuel storage system that stores fuel gas supplied from an external device in a tank and releases the fuel gas to an internal device may release the fuel gas stored in the tank to the internal device. It includes an on-off valve that shuts off and a filling port for filling the tank with fuel gas from an external device. The fuel storage system includes a gas passage connecting the filling port and the on-off valve, a valve device connected to the gas passage to fill the tank with fuel gas and discharge the fuel gas from the tank, and the pressure of the gas passage. Includes a sensor to detect. Further, the fuel storage system includes a plurality of check valves provided in a gas passage located upstream of the sensor, and a controller that detects a filling operation for filling the tank with fuel gas via a filling port. The controller is provided with a controller that, when a filling operation is detected, diagnoses whether or not all of the plurality of check valves have failed based on the magnitude of the pressure detected by the sensor. It is a feature.
この態様によれば、燃料貯蔵システムの製造コストの増加を抑制しつつ、センサよりも上流に設けられた逆止弁の故障を診断することができる。 According to this aspect, it is possible to diagnose the failure of the check valve provided upstream of the sensor while suppressing the increase in the manufacturing cost of the fuel storage system.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態における燃料貯蔵システム30が接続された燃料電池システム1の構成を示す構成図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a
燃料電池システム1は、燃料電池スタック2に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給して、燃料電池スタック2に接続される負荷に応じて発電する電源システムである。燃料電池システム1は、例えば、車両や、飛行機、船舶などの移動体に搭載される。
The
本実施形態における燃料電池システム1は、電動モータを備える電動車両に搭載される。燃料電池システム1は、燃料電池スタック2と、燃料給排装置3と、酸化剤給排装置4と、コントローラ5と、通信装置6とを備える。
The
燃料電池スタック2は、複数枚の燃料電池を積層したものであり、車両を駆動する電動モータなどの負荷によって要求される電力を発電する。燃料電池スタック2を構成する燃料電池は、例えば、固体酸化物型の燃料電池や、固体高分子型の燃料電池などが挙げられる。 The fuel cell stack 2 is a stack of a plurality of fuel cells, and generates electric power required by a load of an electric motor or the like for driving a vehicle. Examples of the fuel cell constituting the fuel cell stack 2 include a solid oxide fuel cell and a solid polymer fuel cell.
燃料給排装置3は、燃料貯蔵システム30と、燃料ガス供給通路31と、燃料調圧弁32と、パージ通路33と、パージ弁34とを備える。
The fuel supply /
燃料貯蔵システム30は、燃料ガスを供給する外部装置に接続される。燃料ガスとしては例えば水素ガスが挙げられる。本実施形態の外部装置は、水素ガスを供給する水素ステーションである。燃料貯蔵システム30は、水素ステーションから充填ポート310を介して供給される水素ガスを高圧タンクに貯蔵する。
The
燃料貯蔵システム30は、貯蔵した水素ガスを内部装置に相当する燃料電池システム1に放出する。燃料貯蔵システム30の動作はコントローラ5により制御される。なお、燃料貯蔵システム30の詳細については次図を参照して後述する。
The
燃料ガス供給通路31は、燃料貯蔵システム30から放出された燃料ガスを燃料電池スタック2に供給するための通路である。燃料ガス供給通路31における一端部が燃料貯蔵システム30に接続され、他端部が燃料電池スタック2の燃料ガス入口孔に接続される。
The fuel
燃料調圧弁32は、燃料ガス供給通路31に設けられる。燃料調圧弁32は、燃料貯蔵システム30から放出される燃料ガスの圧力を所望の値に調節して燃料電池スタック2に供給する。燃料調圧弁32は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、電池弁の開度はコントローラ5により制御される。
The fuel
パージ通路33の一端部は、燃料電池スタック2の燃料ガス出口孔に接続され、他端部が酸化剤給排装置4に接続される。
One end of the
パージ弁34は、パージ通路33に設けられる。パージ弁34は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、電磁弁の開度はコントローラ5により制御される。
The
酸化剤給排装置4は、燃料電池スタック2に酸化剤ガスを供給するとともに、燃料電池スタック2から排出される酸化剤ガスを大気に排出する。酸化剤ガスとして本実施形態では酸素を含む空気が使用される。酸化剤給排装置4は、酸化剤ガス供給通路41と、コンプレッサ42と、酸化剤ガス排出通路43と、酸化剤調圧弁44とを備える。
The oxidant supply / discharge device 4 supplies the oxidant gas to the fuel cell stack 2 and discharges the oxidant gas discharged from the fuel cell stack 2 to the atmosphere. In this embodiment, air containing oxygen is used as the oxidant gas. The oxidant supply / discharge device 4 includes an oxidant
酸化剤ガス供給通路41は、外気から吸引した酸化剤ガスを燃料電池スタック2に供給するための通路である。酸化剤ガス供給通路41における一端部は外気と連通する通路に接続され、他端部が燃料電池スタック2の酸化剤ガス入口孔に接続される。
The oxidant
コンプレッサ42は、酸化剤ガス供給通路41に設けられる。本実施形態のコンプレッサ42は、酸化剤ガス供給通路41の一端部から空気を吸引して、その空気を酸化剤ガスとして燃料電池スタック2に供給する。コンプレッサ42のトルクは、コントローラ5により制御される。
The
酸化剤ガス排出通路43は、燃料電池スタック2から排出される酸化剤ガスを大気に排出するための通路である。酸化剤ガス排出通路43における一端部は燃料電池スタック2の酸化剤ガス出口孔に接続され、他端部が開口端に形成される。
The oxidant
酸化剤調圧弁44は、酸化剤ガス排出通路43に設けられる。酸化剤調圧弁44は、燃料電池スタック2のカソード極の圧力を、燃料電池の発電に必要となる所望の値に調節する。酸化剤調圧弁44は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、電池弁の開度はコントローラ5により制御される。
The oxidant
コントローラ5は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。
The
コントローラ5には、燃料貯蔵システム30の作動状態を示す信号や、不図示の各種センサからの信号が入力される。コントローラ5は、各種センサからの入力信号を用いて、燃料電池システム1から排出される水素の濃度が規定値以下に維持されるよう、燃料調圧弁32及びパージ弁34や、コンプレッサ42及び酸化剤調圧弁44などの動作を制御する。
Signals indicating the operating state of the
各種センサとしては、例えば、車両に設けられた始動キーのオン/オフの切替え操作に応じて燃料電池システム1の起動要求及び停止要求を検出するキーセンサ51や、充填ポート310の接続状態を検出する開閉センサ52などがある。
As various sensors, for example, a
キーセンサ51は、ドライバにより始動キーがオンに操作されると、燃料電池システム1の起動処理の実行を指令する起動指令信号をコントローラ5に出力する。また、開閉センサ52は、充填ポート310の周囲を覆うカバーが開かれると、充填ポート310が接続可能な状態である旨を示す開信号をコントローラ5に出力する。
When the start key is turned on by the driver, the
通信装置6は、水素ステーションとコントローラ5との間で行われる通信充填処理を実行するための通信装置である。例えば、充填ポート310に水素ステーションの充填ホースが物理的に接続された場合には、通信装置6は、燃料貯蔵システム30の作動状態を示す情報を水素ステーションに送信する。水素ステーションによる信充填処理が終了すると、通信装置6は、水素ステーションとの通信を終了する。
The communication device 6 is a communication device for executing a communication filling process performed between the hydrogen station and the
なお、本実施形態の燃料給排装置3はデッドエンド型水素給排装置であるが、燃料給排装置3は循環型水素給排装置であってもよい。
The fuel supply /
図2は、本実施形態における燃料貯蔵システム30の構成を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the
燃料貯蔵システム30は、充填ポート310と、高圧タンク311及び312と、ガス通路320と、弁装置321及び322と、開閉弁330と、圧力センサ340と、逆止弁352とを含む。
The
充填ポート310は、水素ステーションから供給される燃料ガスを高圧タンク311及び312に充填するための充填口(レセプタクル)である。充填ポート310は、水素ステーションからの水素ガスを通すとともに、その水素ガスの逆流による大気への放出を阻止する逆止弁351を備える。
The filling
本実施形態の充填ポート310には、水素ステーションの充填ホースが接続される。例えば、充填ポート310は車両の側面に凹状に形成され、充填ポート310の周囲を覆うカバーが開けられて充填ホースが接続される。充填ポート310のカバーにはその開閉を検出する開閉センサ52が設けられており、開閉センサ52はカバーが開かれると、充填ポート310と充填ホースとが接続可能な状態であることを示す開信号をコントローラ5に出力する。
A filling hose of a hydrogen station is connected to the filling
そして、コントローラ5は、開信号を受信すると、通信装置6を介して水素ステーションに対し、充填通信処理の受け入れが可能なことを伝達する信号と共に高圧タンク311及び312の温度や圧力などの状態を示すタンク情報を送信する。水素ステーションは、充填通信処理の受入れ可能信号とタンク情報とを受信し、充填ポート310に充填ホースが勘合されると、数十MPa(メガパスカル)程度に圧縮された高圧の水素ガスを、充填ポート310を介して高圧タンク311及び312に供給する。
Then, when the
高圧タンク311及び312は、水素ガスを高圧で貯蔵する容器である。
The high-
ガス通路320は、充填ポート310と開閉弁330との間を接続する通路である。ガス通路320は、充填ポート310から供給される水素ガスを高圧タンク311及び312に通し、高圧タンク311及び312の少なくとも一方から放出された水素ガスを、開閉弁330を介して燃料ガス供給通路31に通す。すなわち、ガス通路320は、1本の通路により、水素ガスを充填する充填通路と水素ガスを放出する放出通路とを兼用する共通の通路である。
The
弁装置321及び322は、開閉弁330よりも上流に形成されたガス通路320にそれぞれ接続される。弁装置321は、弁装置322よりも上流に設けられている。
The
弁装置321は、充填ポート310からの水素ガスを高圧タンク311に充填し、充填した水素ガスを高圧タンク311から開閉弁330へ放出する。弁装置322は、充填ポート310からの水素ガスを高圧タンク312に充填し、充填した水素ガスを高圧タンク312から開閉弁330へ放出する。
The
弁装置321は、ガス通路320と高圧タンク311との間に並列に設けられた逆止弁321A及び遮断弁321Bを備える。さらに弁装置321は、圧力センサ340とガス通路320との間を連通する圧力検出通路が設けられている。
The
逆止弁321Aは、充填ポート310からの水素ガスを充填しつつ水素ガスの逆流を阻止する。
The
遮断弁321Bは、高圧タンク311に充填された水素ガスを、ガス通路320を介して燃料電池システム1に開放又はその水素ガスを遮断する。遮断弁321Bの開閉はコントローラ5により制御される。
The
弁装置322は、ガス通路320と高圧タンク312との間に並列に設けられた逆止弁322A及び遮断弁322Bを備える。逆止弁322A及び遮断弁322Bは、逆止弁321A及び遮断弁321Bと同一の構成である。
The
開閉弁330は、遮断弁321B及び322Bを介して高圧タンク311及び312から燃料ガス供給通路31に供給される水素ガスを開放又は遮断する遮断弁である。開閉弁330はコントローラ5により制御される。
The on-off
圧力センサ340は、開閉弁330と逆止弁352との間にあるガス通路320に設けられる。本実施形態の圧力センサ340は弁装置321に設けられる。圧力センサ340は、ガス通路320の圧力を検出する。圧力センサ340は、検出した圧力の大きさを示す検出信号をコントローラ5に出力する。
The
逆止弁352は、弁装置321よりも上流のガス通路320に設けられる。例えば、逆止弁352は、高圧タンク311及び312に充填された水素ガスを燃料ガス供給通路31に供給する際に、その水素ガスが充填ポート310へ流出するのを阻止する役割を担う。
The
コントローラ5は、開閉センサ52から充填ポート310のカバーが開状態である旨を示す開信号を受信すると、開閉弁330を閉じる。これにより、水素ステーションの充填ホースから充填ポート310を介して高圧タンク311及び312に水素ガスを充填することが可能になる。
When the
また、コントローラ5は、キーセンサ51から車両の起動要求を受けると、遮断弁321B及び322Bをそれぞれ開き、その後に開閉弁330を開く。そしてコントローラ5は、キーセンサ51から車両の停止要求を受けると、開閉弁330を閉じて、その後に遮断弁321B及び322Bをそれぞれ閉じる。コントローラ5は、燃料電池システム1への水素ガスの供給を禁止する信号を検出した場合にも、開閉弁330を閉じる。
Further, when the
なお、本実施形態では、圧力センサ340よりも上流のガス通路320に対して2つの逆止弁351及び352が設けられているが、逆止弁を3つ以上配置するようにしてもよい。これにより、ガス通路320を流れる水素ガスが充填ポート310から放出されてしまうことを抑制することができる。
In the present embodiment, two
次に、逆止弁351及び352が全て故障した場合におけるガス通路320の圧力変動について説明する。
Next, the pressure fluctuation of the
図3は、水素ステーションによる通信充填処理中における圧力センサ340の検出信号の変動を例示する図である。この例では、横軸が通信充填処理を開始してからの経過時間を示し、縦軸がガス通路320の圧力を検出する圧力センサ340の検出値を示す。
FIG. 3 is a diagram illustrating fluctuations in the detection signal of the
図3には、逆止弁351及び352の全てが故障した場合のガス通路320の圧力特性が実線により示され、逆止弁351及び352の全て故障しているのではない場合の経過時刻t1以降のガス通路320の圧力特性が破線により示されている。
In FIG. 3, the pressure characteristics of the
まず、充填ポート310のカバーが開かれてコントローラ5は、開閉センサ52から開信号を受信すると、水素ステーションの操作者によって水素充填操作が行われると推定し、圧力センサ340から出力される検出信号を取得する。ここにいう水素充填操作とは、水素ステーションの充填ホースを充填ポート310に接続し、充填ポート310を介して高圧タンク311及び312に水素ガスを充填する操作のことをいう。
First, when the cover of the filling
さらに、コントローラ5は、開信号を受信すると、高圧タンク311及び312の内部温度や内部圧力などを不図示のセンサから取得する。そしてコントローラ5は、取得した検出値の各々を示すタンク情報と、充填ポート310が接続可能になった旨を示す信号を、通信装置6を介して水素ステーションに送信する。
Further, when the
その後、コントローラ5は、水素ガスの充填が可能になった旨を示す充填ポート情報を水素ステーションに送信する。
After that, the
次に水素ステーションは、コントローラ5からタンク情報や充填ポート情報をなど受信すると、これらの情報に基づいて通信充填処理が実行可能であるか否かを判断し、通信充填処理が実行可能である場合には通信充填処理を開始する。
Next, when the hydrogen station receives tank information, filling port information, etc. from the
時刻t0において水素ステーションは、通信充填処理の充填工程に移行し、充填ポート310を介して水素ガスを高圧タンク311及び312に供給する。これに伴い、ガス通路320の圧力が徐々に上昇するので、圧力センサ340の検出値も徐々に上昇する。
At time t0, the hydrogen station shifts to the filling step of the communication filling process and supplies hydrogen gas to the
時刻t1において水素ステーションは、圧力センサ340の検出値が所定の値、例えば70MPa(メガパスカル)まで上昇すると、充填工程を終了して脱圧工程に移行する。これに伴い、水素ステーションは、充填ホースの圧力を下げて曲がり易くなるよう、充填ポート310に供給している水素ガスの圧力を低下させる。このとき、逆止弁351及び352の両者が故障していなければ、ガス通路320の水素ガスが大気へ放出されることはないので、破線で示すように、圧力センサ340の検出値は低下することなく一定の値を維持する。
At time t1, when the detected value of the
この例では、逆止弁351及び352の両者が故障しているため、実線で示すように、圧力センサ340の検出値が低下する。このとき、コントローラ5は、圧力センサ340の検出値の低下量が漏洩閾値Th_lを上回るか否かを判断し、その低下量が漏洩閾値Th_lを上回る場合には、逆止弁351及び352が全て故障していると判定する。
In this example, since both the
上述の漏洩閾値Th_lは、充填工程において逆止弁351及び352が全て故障していると誤って判定されることがないよう、実験データやシミュレーション結果などを考慮してあらかじめ定められる。
The above-mentioned leakage threshold value Th_l is predetermined in consideration of experimental data, simulation results, etc. so that it is not erroneously determined that all the
本実施形態におけるコントローラ5は、圧力センサ340の検出値の低下を検出してから所定期間までの低下量や単位時間あたりの圧力低下量などを漏洩閾値Th_lと比較する。そしてコントローラ5は、圧力センサ340の検出値の低下量が漏洩閾値Th_l以下である場合には、逆止弁351又は352が故障していないと判定する。
The
このように、本実施形態のコントローラ5は、水素ステーションによる通信充填処理の実行中において、圧力センサ340の検出値に基づき、逆止弁351及び352が全て故障しているか否かを判断する。
As described above, the
なお、本実施形態のコントローラ5は、開閉センサ52から充填ポート310の開状態を示す開信号を受信した場合に水素充填操作が行われると推定した。しかしながら、水素充填操作が行われるか否かの判断手法についてはこれに限られるものではない。
It is estimated that the
例えば、コントローラ5は、圧力センサ340の検出値が所定量だけ上昇した場合に、水素充填操作(通信充填処理)が行われていると推定してもよい。あるいは、コントローラ5は、充填ポート310に水素ステーションの充填ホースが接続された旨を示す充填ポート情報を水素ステーションに送信した場合に通信充填処理が行われると推定してもよい。これにより、通信充填処理の実施期間が特定されるので、逆止弁351及び352が全て故障しているか否かの診断精度を向上させることができる。
For example, the
図4は、本実施形態における燃料貯蔵システム30の診断方法の処理手順例を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the diagnostic method of the
ステップS901においてコントローラ5は、圧力センサ340からガス通路320の圧力を示す検出値を取得する。
In step S901, the
ステップS902においてコントローラ5は、水素充填操作を検出したか否かを判断する。本実施形態のコントローラ5は、開閉センサ52から充填ポート310の開状態を示す検出信号を受信した場合には、水素充填操作を検出したと判断する。コントローラ5は、水素充填操作を検出するまでステップS901及びS902の処理を繰り返す。
In step S902, the
なお、コントローラ5は、圧力センサ340の検出値の上昇量が所定値よりも大きいか否かを判断し、その上昇量が所定値を上回った場合には、水素充填操作を検出したと判断するようにしてもよい。所定値は、水素充填操作によるガス通路320の圧力上昇を判定できるように設定される。あるいは、コントローラ5は、充填ポート310に水素ステーションの充填ホースが勘合されたことが検出された場合に、水素充填操作を検出したと判断するようにしてもよい。
The
ステップS903においてコントローラ5は、圧力センサ340の検出値の低下量が漏洩閾値Th_lを上回るか否かを判断する。
In step S903, the
ステップS904においてコントローラ5は、圧力センサ340の検出値の低下量が漏洩閾値Th_lを上回る場合には、圧力センサ340よりも上流の逆止弁351及び352の全てが故障していると判定する。本実施形態のコントローラ5は、圧力センサ340の検出値の低下量が漏洩閾値Th_lを上回る場合には、故障判定フラグを「1」に設定する。
In step S904, when the amount of decrease in the detected value of the
ステップS905においてコントローラ5は、圧力センサ340の検出値の低下量が漏洩閾値Th_l以下である場合には、圧力センサ340よりも上流の逆止弁351及び352の全てが故障しているのではないと判定する。すなわち、逆止弁351及び352のうち少なくとも一方が故障していないと判定する。本実施形態のコントローラ5は、圧力センサ340の検出値の低下量が漏洩閾値Th_l以下である場合には、故障判定フラグを「0」に設定する。
In step S905, when the amount of decrease in the detected value of the
そしてコントローラ5は、ステップS904又はS905の処理が終了すると、燃料貯蔵システム30の診断方法の処理手順を終了する。
Then, when the processing of step S904 or S905 is completed, the
本発明の第1実施形態によれば、燃料貯蔵システム30は、外部装置を構成する水素ステーションから供給される燃料ガスを高圧タンク311及び312に貯蔵し、その燃料ガスを、内部装置を構成する燃料電池スタック2に供給するシステムである。
According to the first embodiment of the present invention, the
この燃料貯蔵システム30は、燃料電池スタック2に対して高圧タンク311及び312に貯蔵された燃料ガスを供給又は遮断する開閉弁330と、水素ステーションからの燃料ガスを高圧タンク311及び312に充填するための充填ポート310とを備える。また、燃料貯蔵システム30は、充填ポート310と開閉弁330との間を接続するガス通路320と、ガス通路320に接続され、燃料ガスを高圧タンク311及び312に充填してその燃料ガスを高圧タンク311及び312から放出する弁装置321及び322とを備える。
The
さらに、燃料貯蔵システム30は、ガス通路320の圧力を検出する圧力センサ340と、圧力センサ340よりも上流に位置するガス通路320に設けられる複数の逆止弁351及び352を備える。また、燃料貯蔵システム30は、充填ポート310を介して燃料ガスを高圧タンク311及び312に充填する充填操作を検出する充填検出手段として開閉センサ52及びコントローラ5を備える。
Further, the
そして、コントローラ5は、充填操作が検出された場合には、圧力センサ340により検出される圧力の大きさに基づいて、複数の逆止弁351及び352が全て故障しているか否かを診断する。
Then, when the filling operation is detected, the
このように、コントローラ5は、燃料ガスの充填操作が行われる場面において逆止弁351及び352よりも下流の圧力センサ340の検出値を用いることで、逆止弁351及び352の故障を診断することができる。
In this way, the
このため、逆止弁351と逆止弁352との間のガス通路320に新に圧力センサを設ける必要がなくなるので、燃料貯蔵システム30の製造コストの増加を低減しつつ、圧力センサ340よりも上流に配置された逆止弁351及び352の故障を診断することができる。
Therefore, since it is not necessary to newly provide a pressure sensor in the
さらに、逆止弁351及び352の故障診断は燃料ガスの充填操作を検出した場合に行われるので、図3に示したように、充填通信処理の脱圧工程におけるガス通路320の圧力低下を確実に検出することができる。したがって、逆止弁351及び352に関する誤診断を抑制することができる。
Further, since the failure diagnosis of the
また、本実施形態によれば、コントローラ5は、圧力センサ340により検出される圧力の低下量が所定の値Th_l以上であるか否かを判断し、その低下量が所定の値Th_l以上である場合には、複数の逆止弁351及び352が全て故障していると判定する。図3に示したように、逆止弁351及び352が共に故障しているときにガス通路320の圧力低下量が大きくなる特定の場面で故障診断が行われるので、逆止弁351及び352の故障を的確に診断することが可能になる。
Further, according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態によれば、上記所定の値は、ガス通路320の燃料ガスが水素ステーションに逆流することに起因する圧力低下量に基づいてあらかじめ定められる。これにより、例えば、燃料ガスの充填が高圧タンク311から他方の高圧タンク312に切り替えられる際に生じるガス通路320の僅かな圧力低下を、逆止弁351及び352の故障と誤って判定するという事態を回避することができる。
Further, according to the present embodiment, the predetermined value is predetermined based on the amount of pressure drop due to the backflow of the fuel gas in the
また、本実施形態によれば、コントローラ5は、充填操作として、圧力センサ340により検出される圧力が上昇したか否かを検出する。図3に示したように、通信充填処理ではガス通路320の圧力が上昇するので、ガス通路320の圧力上昇を検出することにより、充填操作が行われたか否かを判断することができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、コントローラ5は、充填操作として、水素ステーションに対し通信充填処理の実行に必要となる信号を送信したか否かを検出する。これにより、圧力センサ340の検出値を通信充填処理の脱圧工程中にモニター(監視)することが可能になるので、逆止弁351及び352の故障診断を正確に行うことができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、コントローラ5は、充填操作として、開閉センサ52から充填ポート310が接続可能な状態であることを示す開信号を受信したか否かを検出する。充填操作を行うにあたり、充填ポート310が水素ステーションの充填ホースと接続可能な状態になるようにまずは充填ポート310のカバーが開かれる。このため、コントローラ5が開信号を受信したときに圧力センサ340の検出値をモニターすることにより、通信充填処理の脱圧工程において故障診断を行うことができる。
Further, according to the present embodiment, the
なお、充填ポート310のカバーが閉じられて開閉センサ52から閉信号がコントローラ5に入力されると、コントローラ5は故障診断を停止する。これにより、無駄な故障診断処理を削減することができる。
When the cover of the filling
また、本実施形態によれば、弁装置321には、ガス通路320と高圧タンク311との間に並列に2つの通路が形成され、一方の通路に逆止弁321Aが接続され、他方の通路に遮断弁321Bが接続される。これにより、逆止弁321Aによる燃料ガスの高圧タンク311への充填と、遮断弁321Bによる燃料ガスの燃料電池スタック2への供給との2つの工程を1本のガス通路320で行うことが可能になる。したがって、燃料貯蔵システム30に配設されるガス通路の本数を減らすことができ、簡素かつ低コストで燃料貯蔵システム30を構成することができる。
Further, according to the present embodiment, in the
(第2実施形態)
図5は、本発明の第2実施形態における燃料貯蔵システム30の診断方法の処理手順例を示すフローチャートである。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure example of the diagnostic method of the
本実施形態の診断方法は、図4に示した診断方法の各処理S901乃至S905に加えてステップS911及びS912の処理を備えている。ここではステップS911及びS912の処理についてのみ説明する。 The diagnostic method of the present embodiment includes the processes of steps S911 and S912 in addition to the processes S901 to S905 of the diagnostic method shown in FIG. Here, only the processing of steps S911 and S912 will be described.
ステップS911においてコントローラ5は、ステップS904で圧力センサ340よりも上流の逆止弁351及び532が全て故障していると判定した場合には、燃料貯蔵システム30を搭載した車両を起動する処理の実行を禁止する。本実施形態のコントローラ5は、故障判定フラグが「1」を示す場合には、起動禁止フラグを「0」から「1」に切り替える。
In step S911, when the
起動禁止フラグが「1」を示す場合には、コントローラ5は、例えば、キーセンサ51から起動要求を受けた場合であっても、燃料電池システム1の起動処理の実行を禁止する。また、コントローラ5は、燃料電池システム1の起動処理の実行中に起動禁止フラグが「1」に切り替えられた場合には、起動処理の実行を停止する。
When the start prohibition flag indicates "1", the
また、ステップS912においてコントローラ5は、ステップS905で故障判定フラグが「0」を示す場合には、燃料電池システム1の起動処理の実行を許可するために、起動禁止フラグを「0」に設定する。そして、ステップS911又はS912の処理が終了すると、本実施形態の診断方法の処理手順が終了する。
Further, in step S912, when the failure determination flag indicates "0" in step S905, the
本発明の第2実施形態によれば、コントローラ5は、圧力センサ340よりも上流のガス通路320に設けられた複数の逆止弁351及び352が全て故障していると判断した場合には、燃料貯蔵システム30を搭載した車両の起動を抑制する。
According to the second embodiment of the present invention, when the
これにより、高圧タンク311及び312からガス通路320を介して燃料電池システム1に燃料ガスを供給する際に、逆止弁351及び352の故障が原因でガス通路320を流れる燃料ガスが充填ポート310を通じて大気に放出されるという事態を回避することができる。
As a result, when fuel gas is supplied from the high-
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configurations of the above embodiments. Absent.
例えば、上記実施形態では圧力センサ340が弁装置321に設けられているが、圧力センサ340は、開閉弁330よりも上流であって逆止弁351及び352よりも下流であればよい。このため、圧力センサ340は、弁装置322に設けられてもよいし、弁装置321と弁装置322との間に設けられてもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では2つの高圧タンク311及び312が燃料貯蔵システム30に備えられているが、高圧タンクは1つでもよく、3つ以上であってもよい。全ての高圧タンクを逆止弁352よりも下流のガス通路230に接続した構成であれば、上記実施形態の作用効果を得ることができる。
Further, in the above embodiment, two high-
2 燃料電池スタック(内部装置)
5 コントローラ
310 充填ポート
311、312 高圧タンク(タンク)
320 ガス通路
321、322 弁装置
330 開閉弁
340 圧力センサ(センサ)
351、352 逆止弁
S901(圧力検出ステップ)
S902(充填検出ステップ)
S903〜S905(診断ステップ)
2 Fuel cell stack (internal device)
5
320
351 and 352 check valves S901 (pressure detection step)
S902 (filling detection step)
S903 to S905 (diagnosis step)
Claims (8)
前記外部装置からの燃料ガスを前記タンクに充填するための充填ポートと、
前記内部装置に対して前記タンクから流出する燃料ガスを放出又は遮断する開閉弁と、
前記開閉弁と前記充填ポートとの間を接続するガス通路と、
前記ガス通路に接続され、前記タンクに燃料ガスを充填して当該燃料ガスを前記タンクから放出する弁装置と、
前記ガス通路の圧力を検出するセンサと、
前記センサよりも上流に位置する前記ガス通路に設けられる複数の逆止弁と、
前記充填ポートを介して燃料ガスを前記タンクに充填する充填操作を検出するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記充填操作が検出された状態で、前記センサにより検出される圧力の低下量が所定の値以上である場合に、前記複数の逆止弁が全て故障していると診断することを特徴とする燃料貯蔵システム。 A fuel storage system that stores fuel gas supplied from an external device in a tank and releases the fuel gas to an internal device.
A filling port for filling the tank with fuel gas from the external device,
An on-off valve that releases or shuts off the fuel gas flowing out of the tank to the internal device,
A gas passage connecting the on-off valve and the filling port,
A valve device connected to the gas passage, filling the tank with fuel gas, and discharging the fuel gas from the tank.
A sensor that detects the pressure in the gas passage and
A plurality of check valves provided in the gas passage located upstream of the sensor,
A controller for detecting a filling operation of filling the tank with fuel gas via the filling port is provided.
It said controller, in a state where the filling operation is detected, the amount of decrease in pressure detected by the sensor in the case where more than the predetermined value, it is diagnosed that the plurality of check valves is faulty all A fuel storage system featuring.
前記所定の値は、前記ガス通路の燃料ガスが前記外部装置に逆流することに起因する前記ガス通路の圧力低下量に基づいてあらかじめ定められる、
燃料貯蔵システム。 The fuel storage system according to claim 1 .
The predetermined value is predetermined based on the amount of pressure drop in the gas passage due to the backflow of fuel gas in the gas passage to the external device.
Fuel storage system.
当該燃料貯蔵システムは、車両に搭載され、
前記コントローラは、前記複数の逆止弁が全て故障していると判断した場合には、前記車両の起動を抑制する、
燃料貯蔵システム。 The fuel storage system according to claim 1 or 2 .
The fuel storage system is mounted on the vehicle and
When the controller determines that all of the plurality of check valves are out of order, the controller suppresses the start of the vehicle.
Fuel storage system.
前記コントローラは、前記充填操作として、前記センサにより検出される圧力が上昇したか否かを検出する、
燃料貯蔵システム。 The fuel storage system according to any one of claims 1 to 3 .
As the filling operation, the controller detects whether or not the pressure detected by the sensor has increased.
Fuel storage system.
前記コントローラは、前記充填操作として、前記外部装置に対し通信充填処理の実行に必要となる信号を送信したか否かを検出する、
燃料貯蔵システム。 The fuel storage system according to any one of claims 1 to 4.
As the filling operation, the controller detects whether or not a signal necessary for executing the communication filling process has been transmitted to the external device.
Fuel storage system.
前記コントローラは、前記充填操作として、前記充填ポートの接続可能な状態を示す信号を受信したか否かを検出する、
燃料貯蔵システム。 The fuel storage system according to any one of claims 1 to 4.
As the filling operation, the controller detects whether or not a signal indicating a connectable state of the filling port has been received.
Fuel storage system.
前記弁装置は、前記ガス通路と前記タンクとの間に並列に接続される逆止弁及び遮断弁を含む、
燃料貯蔵システム。 The fuel storage system according to any one of claims 1 to 6 .
The valve device includes a check valve and a shutoff valve connected in parallel between the gas passage and the tank.
Fuel storage system.
前記開閉弁と前記弁装置の間の前記ガス通路の圧力を検出する圧力検出ステップと、
前記タンクに燃料ガスを充填する充填操作を検出する充填検出ステップと、
前記充填操作が検出された状態で、前記圧力検出ステップにて検出される圧力の低下量が所定の値以上である場合に、前記複数の逆止弁が全て故障していると診断する診断ステップと、
を含むことを特徴とする燃料貯蔵システムの診断方法。 A filling port for filling the tank with fuel gas from the outside, an on-off valve provided in the gas passage through which the fuel gas flowing in from the filling port passes, and a valve connected to the gas passage upstream of the on-off valve. A method of diagnosing a fuel storage system including a device and a plurality of check valves provided in the gas passage upstream of the valve device.
A pressure detection step for detecting the pressure in the gas passage between the on-off valve and the valve device,
A filling detection step for detecting a filling operation of filling the tank with fuel gas,
A diagnostic step for diagnosing that all of the plurality of check valves have failed when the amount of pressure decrease detected in the pressure detection step is equal to or greater than a predetermined value in a state where the filling operation is detected. When,
A method of diagnosing a fuel storage system, characterized in that it comprises.
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